فهرست مطالب

رادار - سال نهم شماره 1 (پیاپی 25، بهار و تابستان 1400)

فصلنامه رادار
سال نهم شماره 1 (پیاپی 25، بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/16
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حمیدرضا فتوحی فیروزآباد، حسین قانعی یخدان، سید مهدی حسینی اندارگلی*، جمشید ابویی صفحات 1-16

    در سال های اخیر، رادارهای آرایه فازی- چند ورودی- چند خروجی به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. در واقع در این رادارها، می توان مزایای رادارهای آرایه فازی و رادارهای چند ورودی- چند خروجی را با هم ترکیب کرد. در اینجا، فرض می شود که زیر آرایه ها دارای بهره دایورسیتی فرکانسی بوده و از بهره همدوسی کامل برخوردارند. در این مقاله، در ابتدا به موضوع طراحی آشکارساز بهینه برای رادارهای آرایه فازی- چند ورودی- چند خروجی بر پایه فرض شناخت ضریب انعکاس هدف در حضور کلاتر ناهمگن پرداخته می شود. در ادامه، بر پایه آشکارساز های استخراج شده، احتمال آشکارسازی و احتمال هشدار کاذب محاسبه شده و به شکل فرمول بسته برحسب مولفه های رادار و محیط ارایه می گردد. سپس بر پایه احتمال آشکارسازی محاسبه شده، مسئله تخصیص توان به سیگنال های متعامد، به منظور بیشینه کردن احتمال آشکارسازی فرمول بندی می شود. در نهایت، موضوع بهره دایورسیتی فرکانسی، مورد تجزیه و تحلیل ریاضی و کرانی برای گین دایور  سیتی ارایه می گردد. شبیه سازی های عددی نشان می دهد که آشکارسازهای بهینه استخراج شده، یک فیلتر توام فضایی- زمانی خواهد بود، که به طور موثری باعث تضعیف کلاتر در رادارهای آرایه فازی- چند ورودی- چند خروجی می گردد. همچنین نشان می دهد که الگوریتم های تخصیص توان، باعث بهبود عملکرد آشکارسازی اهداف در مقایسه با الگوریتم های معیار می گردد.

    کلیدواژگان: رادارهای چند ورودی- چند خروجی آرایه فازی، آشکارسازی اهداف، کلاتر، تخصیص توان
  • محمدحسین امینی، ایمان آریانیان* صفحات 17-23

    تحقیقات بسیاری بر روی آنتن های بازتابنده با هدف شکل دهی پرتو با استفاده از شکل دهی سطح انجام گرفته است. با این وجود مطالعات اندکی بر روی رهیافت چند تغذیه ای انجام گرفته است. هدف این مقاله تحقق پرتو مسطح در آنتن های بازتابنده با استفاده از رهیافت چند تغذیه ای است. در این راستا بر پایه الگوریتم ژنتیک و بکارگیری روش نور فیزیکی (PO)، ضرایب تحریک عناصر تغذیه آنتن بازتابنده در جهت تحقق پرتو موردنظر سنتز می گردند. در این مقاله همچنین، روشی جهت کاهش زمان محاسبه ی انتگرال های تشعشعی PO پیشنهاد شده است. در روش حاضر انتگرال های تشعشعیPO طی نگاشتی به فضای دو بعدی تصویر می گردد و در نتیجه زمان محاسبات به میزان 30 درصد کاهش می یابد. روند ارایه شده در جهت تحقق پرتو مسطح در بازه ی زاویه ای 20- تا 20+ مورد استفاده قرار گرفت و خصوصیات پرتو بدست آمده با آنچه از طریق روش شکل دهی به سطح بازتابنده انجام گرفته، مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که رهیافت چند تغذیه ای می تواند پرتو مورد نظر را با دقت بهتری حاصل کند.

    کلیدواژگان: آنتن بازتابنده چندتغذیه ای، پرتو مسطح، نور فیزیکی
  • علی نوروزی*، گودرز سعادتی مقدم، امیر ستایش، محمدمهدی نایبی صفحات 25-33

    در این مقاله، اثر خطا در زوایای اویلر بر عملکرد روش مکان یابی LOS با یک ماهواره LEO مورد تحلیل قرار گرفته است. در روش مکان یابی LOS با یک ماهواره LEO، تخمین موقعیت هدف زمینی براساس یافتن محل تقاطع دو بردار جهت با سطح زمین، مطلوب مسئله می باشد. در صورت وجود نویز در مقادیر اندازه گیری شده، مقدار تخمین موقعیت هدف از مقدار واقعی آن فاصله می گیرد و نیازمند آن است که اثرات آن مورد تحلیل قرار گیرد. به همین منظور، در این مطالعه ابتدا با بیان مسئله در دستگاه مختصات ECEF و انتقال مبدا مختصات به مختصات موقعیت ماهواره با بهره گیری از مقادیر طول و عرض جغرافیایی ماهواره و بردار وضعیت، سعی شده است مکان تقاطع خطوط LOS از سمت ماهواره به سوی هدف با سطح زمین به عنوان موقعیت هدف تعیین می شود. سپس، اثر خطا در زوایای اویلر بر عملکرد الگوریتم LOS به صورت تیوری مورد تحلیل قرار گرفته است و ماتریس کواریانس خطای آن با روش موسوم به آشفتگی به دست آمده است. همچنین، کران پایین  کرامر - رایو الگوریتم LOS ناشی از خطای زوایای اویلر ارایه شده است. براساس نتایج شبیه سازی، به منظور دستیابی به خطای RMSE کمتر از 1500متر در سناریو در نظر گرفته شده، خطای زوایا در بردار وضعیت باید کمتر از 1/0 درجه باشد.

    کلیدواژگان: روش مکان یابی LOS تک ماهواره، زوایا اویلر، بردار وضعیت، کران پایین کرامر-رائو، تحلیل خطا
  • فاطمه صادقی کیا*، محمدرضا دوربین، محمود تلافی نوغانی، جابر سیدی، عبدالرضا جباری صفحات 35-44

    در این مقاله، ظرفیت ها و مشخصات فیزیکی یک بازتابنده پلاسمایی مورد بررسی قرار می گیرد. مشاهده می شود که خواص انعکاسی بازتابنده پلاسمایی، تابع مشخصات فیزیکی پلاسما، بسامدموج الکترومغناطیسی و زاویه تابش آن است. نتایج حاصل از تحلیل های انجام شده در این پژوهش نشان می دهند که یک بازتابنده پلاسمایی همانند یک فیلتر بالاگذری است که بسامد قطع آن تابع مقدار بسامد پلاسما و زاویه تابش موج الکترومغناطیسی است و مقدار تلفات این فیلتر، با فشار گاز در محیط پلاسما و نیز ضخامت بازتابنده قابل کنترل است. این فیلتر، با تحریک یا عدم تحریک پلاسما، قابلیت خاموش و روشن شدن دارد و درصورت خاموش شدن، امواج الکترومغناطیسی با تلفات جزیی از آن عبور می کنند. از آن جا که تحقق رساناهای پلاسمایی با استفاده از لوله های دی الکتریک تجاری، بسیار رایج و مقرون به صرفه است، دراین پژوهش، انواع چینش های امکان پذیر برای پیاده سازی این بازتابنده ها با لوله های دی الکتریک استوانه ای شکل (مشابه محفظه های تجاری پلاسما) بررسی شده و موثرترین چینش، که استفاده از دو لایه پلاسمای لوله ای شکل عمود بر یکدیگر است، برای تحقق پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: بازتابنده پلاسمایی، ضریب انعکاس، محفظه تجاری پلاسما
  • مسعود اردینی*، علی تمیمی، حمیدرضا خدادادی، عباس بشیری، یحیی بایرامی صفحات 45-55

    از تاسیسات مخفی زیرزمینی برای کاربرد های مختلف استفاده می شود. در نتیجه وجود سامانه های تصویربردار که اقدام به کشف این تاسیسات کند یکی از نیازمندی ها می باشد. در این مقاله تصویربرداری به وسیله انتشار امواج مکانیکی در خاک بررسی می شود. می توان غالب تاسیسات زیرزمینی را محفظه های هوا فرض کرد که در میانه خاک قرار گرفته اند. هوا و خاک تفاوت فاحشی در میزان مقاومت صوتی دارند، بنابراین تاسیسات زیرزمینی می توانند سیگنال بازتابی بزرگی را تولید کند چرا که دامنه سیگنال بازتابی به تفاوت مقاومت دو ماده وابسته است. سامانه های لرزه نگاری و تست غیرمخرب بتن نیز از فرایند انتشار امواج مکانیکی در ماده بهره می گیرند، هرچند سامانه های لرزه نگاری، عملکرد موفقی برای کشف داشته اند اما نیاز به چند ده متر فضا برای چیدمان تجهیزات و پیچیدگی حمل و نقل از مشکلات آنها است. آنها برای فضای شهری نامناسب هستند چرا که ذاتا برای تشخیص منابع آب در عمق چند صد متری خاک طراحی و ساخته شده اند. از طرفی تجهیزاتی مانند سامانه آزمون غیرمخرب بتن، هر چند دارای ابعاد کوچکی هستند، اما عمق نفوذ پایینی و برای این موضوع عملا کاربردی ندارند. سامانه های لرزه نگاری و تست غیرمخرب بتن به ترتیب در محدوده فرو صوت و فراصوت عمل می کنند، در این طرح تحقیقاتی، فرکانس کاری مابین دو سامانه نامبرده انتخاب می شود، با این ایده می توان به تجهیزاتی با ابعاد کوچک تر از سامانه لرزه نگاری رسید، درحالی که عمق تصویربرداری بهتر از سامانه های تست غیرمخرب است. این تحقیق در مطالعه موردی خود توانسته از فضای خالی احداث شده در زیرزمین (به صورت استوانه ای با قطر 1 متر و در عمق 4 متری سطح زمین) تصویربرداری کند. دقت مکان یابی وابسته به دانستن سرعت انتشار صوت در ماده است. از آنجا که روابط دقیقی برای سرعت انتشار صوت در هوا وجود دارد قطر استوانه با دقت حدود 4 درصد تخمین زده شد ولی به دلیل ابهام در میزان سرعت انتشار صوت در خاک (عدم امکان اندازه گیری در این طرح تحقیقاتی) از اعداد موجود در مراجع مختلف استفاده شد که دقت 4 الی 20 درصد را نتیجه می دهد.

    کلیدواژگان: مقاومت صوتی، تصویربرداری صوتی، تابع همبستگی
  • سمیه پیریزاد هجران دوست، عباس عبدلی آرانی*، زینب رحمانی صفحات 57-63

    در این مقاله پراکندگی امواج الکترومغناطیسی با طول موج بلند، از یک ستون پلاسمایی گرم با سطح مقطع بیضوی بررسی می شود.  فرض می کنیم طول موج  فرودی، خیلی بزرگتر از ابعاد سطح مقطع ستون بیضوی باشد و اثرات حرارتی را با استفاده از معادله بوهم گراس در محاسبات وارد می کنیم.  با حل معادلات پیوستگی و انتقال تکانه و معادله پواسون و نیز با استفاده از شرایط مرزی مناسب ، پتانسیل الکتریکی و همچنین میدان الکتریکی را در نقاط داخل و خارج ستون پلاسمایی با مقطع بیضوی محاسبه می کنیم. سپس معادله پاشندگی را در این حالت به دست می آوریم و نشان می دهیم در حالت حدی به معادله پاشندگی در ستون پلاسمایی با مقطع دایره ای تبدیل می شود. با در نظر گرفتن شرط تشدید پلاسما در ستون پلاسمایی با مقطع بیضوی، بسامد تشدید در این پیکربندی را محاسبه می کنیم. نمودارهای دامنه پتانسیل در نقاط داخل و خارج را ترسیم می کنیم. متذکر می شویم که با استفاده از بسامد تشدید، ویژگی های آنتن پلاسمای مورد مطالعه، همچون چگالی پلاسما را می توانیم محاسبه نماییم.

    کلیدواژگان: پلاسمای گرم، ستون پلاسمای بیضوی، بسامد تشدید، آنتن پلاسمایی
  • سید محمدمهدی دهقان بنادکی*، عبدالرضا کاشانی نیا صفحات 63-73

    ایجاد هدف مجازی جهت فریب شبکه راداری به کمک پهپادهای همکار به عنوان یک راهکار موثر برای مقابله با شبکه های راداری توسعه یافته است. در پژوهش های پیشین، الگوریتم طراحی مسیر پهپادهای همکار برای ایجاد یک هدف مجازی به کمک مولفه طراحی مسیر و با الهام از رفتار شکارچی و شکار در طبیعت توسعه داده شده است. یکی از فرضیات به کار گرفته شده در این الگوریتم، مشخص بودن موقعیت رادارهای سامانه پدافندی برای پهپادهای همکار می باشد. در کاربردهای واقعی موقعیت رادارها دارای نایقینی فراوانی است. وجود نایقینی در موقعیت رادار باعث می شود تا یک هدف مجازی مشترک برای تمامی رادارهای موجود در شبکه راداری ایجاد نشود. در این حالت، بین اهداف مجازی ایجاد شده توسط پهپادهای همکار فاصله به وجود می آید و شبکه راداری به کمک این فاصله، فریب را تشخیص می دهد. در این پژوهش تاثیر نایقینی در موقعیت رادار بر القای هدف مجازی مشترک در شبکه راداری تحلیل شده و با تنظیم خودکار حد پایین برای مولفه طراحی مسیر، حرکت پهپادها در مسیرهایی که احتمال شناسایی فریب را افزایش می دهد، محدود می شود. این قید با توجه به حداکثر نایقینی در موقعیت رادارها، میزان دقت آنها و مسیر هدف مجازی مشخص می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با تنظیم خودکار این قید در الگوریتم طراحی مسیر پیشنهادی برای پهپادهای همکار، احتمال شناسایی فریب به ازای مقادیر مختلف نایقینی در موقعیت رادارها نسبت به روش های مرسوم طراحی مسیر مبتنی بر حد پایین ثابت کاهش محسوسی می یابد.

    کلیدواژگان: پهپادهای همکار، شبکه راداری، فریب رادار، هدف مجازی، نایقینی در موقعیت رادار
  • علی فرحبخش* صفحات 75-81
    در این مقاله، طراحی مقسم توان با ایزولاسیون بالا ارایه خواهد شد که بر پایه موجبر شکاف هوایی شیاری است. در این طراحی، از ساختاری شبیه مجیک-تی موجبری استفاده شده است که دهانه تفاضل آن به بار تطبیق وصل شده است. با استفاده از چندین مخروط هادی به صورت پله ای که در وسط ساختار قرار گرفته اند، تطبیق امپدانس با پهنای باند بالا و همچنین ایزولاسیون مورد نظر به دست آمده است. در ابتدا یک مقسم توان 1 به 2 طراحی خواهد شد که با ترکیب آنها با هم می توان به مقسم توان با خروجی های بیشتر دست یافت که بدین منظور، یک مقسم توان 1 به 4 نیز طراحی خواهد شد. نتایج شبیه سازی ساختار نشان می دهد که ساختار، دارای پهنای باند 33 درصد از فرکانس GHz 42 تا فرکانس GHz59 می باشد و در بازه فرکانسی مذکور، ضریب بازتاب ساختار کمتر از dB 15- ، تلفات عبوری کمتر از dB12/0 و ایزولاسیون بهتر از  dB18 می باشند که برای کاربردهای موج میلی متری مناسب است.
    کلیدواژگان: مقسم توان، ایزولاسیون بالا، موجبر شکاف هوایی، ساختار پهن باند
  • ایاز قربانی*، اسماعیل زارع زاده صفحات 83-96
    رادارهای آرایه فازی به دلیل چابکی در جاروب فضا و انعطاف پذیری بالای الگوی تابش جزو انواع مورد توجه می باشند این رادارها اما به دلیل وابستگی شیفت دهنده های  فاز به فرکانس، با مشکل "لوچی پرتو" رو به رو هستند که منجر به محدودیت پهنای باند رادار می گردد استفاده از تکنیک TTD (تاخیر واقعی زمان) یکی از راه حل های پیشنهادی برای این مشکل است. به علت ویژگی های منحصر به فرد مدارات اپتیک، روش TTD به طور گسترده ای در آنها پیاده شده است اما مشکلاتی همچون پیچیدگی زیاد، هزینه بالا و بزرگی سازه از چالش های پیش روی این مدارها هستند. به عنوان نمونه خطوط تاخیر فیبری تنها می توانند مقادیر مشخص و معدودی از تاخیر را ایجاد نمایند، نگهداری از آنها مشکل است و فضای زیادی نیز اشغال می کنند در نقطه مقابل، خطوط تاخیر مبتنی بر حلقه های تشدیدکننده تاخیر پیوسته ایجاد کرده و حجم کمی اشغال می نمایند اما این خطوط به دلیل اندازه بسیار کوچک حلقه ها با چالش پیچیدگی در ساخت روبه رو هستند. در این مقاله یک خط تاخیر بر اساس تشدیدکننده های  حلقوی و منبع لیزر ریزشانه ای با ساختار جدید ارایه می گردد که ضمن برخورداری از مزایای متعارف این حلقه ها ساختار ساده تری  داشته و نسبت به پیکربندی های متعارف دیگر تعداد حلقه های کمتری نیازمند است.
    کلیدواژگان: آرایه فازی، تاخیر واقعی زمان، تشدیدکننده های حلقوی
  • نفیسه گلی حقیقی، مهرزاد بیغش* صفحات 97-106
    در یک شبکه مکان یابی نحوه چیدمان گره های مرجع در شبکه اثر قابل توجهی بر دقت تخمین مکان نقاط مورد نظر دارد. در این مقاله، فرض بر این است که یک شبکه مشتمل بر تعدادی گره مرجع با چیدمانی مشخص شده برای مکان یابی است و هدف اضافه کردن تعدادی مرجع جدید به سامانه به منظور افزایش دقت مکان یابی است. در این شبکه، مکان یک گره بر اساس اندازه گیری فاصله تا گره های مرجع تخمین زده می شود. برای این منظور با استفاده از نظریه قاب الگوریتمی ارایه شده که توسط آن مکان بهینه گره های مرجع جدید به دست می آیند. اساس این الگوریتم چینش گره های جدید بدون تغییر موقعیت مکانی گره های مرجع موجود در سامانه به نحوی است که دترمینان ماتریس اطلاعات فیشر بیشینه گردد. نتایج شبیه سازی های انجام گرفته کارایی الگوریتم پیشنهادی برای چیدمان بهینه گره های مرجع جدید را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مکان یابی، چیدمان گره های مرجع، نظریه قاب
  • میثم بیات*، میلاد مرادی، جلیل مظلوم صفحات 107-117
    رادار روزنه مصنوعی یک رادار تصویر برداری است که قدرت تفکیک بالایی دارد. ممکن است تصویر رادار روزنه مصنوعی بر اثر تداخل فرکانس های رادیویی تخریب شود و تصویری نامفهومی ایجاد شود. تداخل در رادار روزنه مصنوعی به سه دسته ،  و    تقسیم می شود. این تداخل ها به ترتیب بیانگر تداخل نویز فرکانس رادیویی، تداخل باند باریک و تداخل پهن باند هستند. برای کاهش موثرتر تداخل در تصاویر رادار روزنه مصنوعی ابتدا باید وجود تداخل و نوع آن مشخص شود. سپس با استفاده از الگوریتم های کاهش تداخل متناسب با نوع تداخل به کاهش تداخل پرداخته می شود. در این مقاله به ارایه الگوریتمی به منظور تشخیص تداخل و نوع آن در تصاویر رادار روزنه مصنوعی پرداخته می شود. در مقالات گذشته از روش SSD برای تشخیص تداخل استفاده شده است. در این مقاله برای تشخیص تداخل از روش Faster RCNN مبتنی بر شبکه عصبی کانولوشنی استفاده گردید که سرعت و دقت بالاتری نسبت به SSD دارد. در این روش ابتدا یک شبکه عصبی کانولوشنی با توانایی دسته بندی  چندتایی آموزش داده می شود. سپس Faster RCNN با کمک شبکه عصبی ساخته شده و تعداد 25 تصویر زمان- فرکانس از سیگنال رادار روزنه مصنوعی آموزش داده شد. شبکه آموزش دیده قادر است هر نوع تداخل در سیگنال رادار روزنه مصنوعی را با دقت 99 درصد تشخیص دهد. سرانجام با استفاده از فیلتر تطبیقی حداقل میانگین مربعات نرمال شده کاهش تداخل انجام شد. بعد از شناسایی تداخل با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، فیلتر حداقل میانگین مربعات نرمال شده توانست تداخل را کاهش و تصویر رادار را بهبود دهد. این فیلتر در کاهش هر سه نوع تداخل به طور یکسان عمل نمود.
    کلیدواژگان: رادار، تداخل فرکانس رادیوئی، رادار روزنه مصنوعی، شبکه عصبی کانولوشنی
  • قاسم سبحانی، فریدون بهنیا*، صابر کاویانی صفحات 119-129

    در جهت یابی تداخل سنج فازی از آنتن های پهن بیم استفاده می شود تا محدوده زاویه ای مناسبی را تحت پوشش قرار دهد. این مسئله باعث کاهش بهره آنتن ها شده و برد پوشش دهی جهت یاب را کاهش می دهد. در این مقاله سعی می شود تا با اضافه کردن آنتن های بیشتر به مجموعه آنتن ها، پرتودیسی را به جهت یاب اضافه کرد. با این کار، مهم ترین مزیتی که به دست می آید افزایش بهره و افزایش برد جهت یاب است، همچنین مزیت دیگر آن، امکان کاهش تعداد گیرنده های جهت یاب است که برای رفع ابهام اضافه شده بودند. برای اضافه کردن پرتودیسی به جهت یاب، چیدمان آنتن ها بررسی می شود و دو نوع چیدمان جفت آنتن های هم مرکز و چیدمان تکرار الگوی پایه معرفی می شوند. همچنین با چند شبیه سازی، میزان کارایی جهت یاب پیشنهادی و دقت لازم برای چیدمان درست، بررسی می شوند.

    کلیدواژگان: جهت یابی تداخل سنج فازی، پرتودیسی، چیدمان آنتن ها، آنتن های پهن بیم
|
  • HamidReza Fotoohi Firouzabad, Hosein Ghanei Yakhdan, Seyed Mehdi Hosseini Andargoli *, Jamshid Aboei Pages 1-16

    In this paper, phased multiple-input-multiple-output radars (known as PMRs) that transmitfrequency diverse orthogonal signals with full overlapped sub-arrays are studied. At first, theoptimal detector of PMR is designed by assuming heterogeneous clutter and random targetscattering coefficients. Then, for the optimal detector, the closed-form detection probability andfalse-alarm rate are computed. At the end, the power assigned to the orthogonal signals isoptimized analytically based on the convex optimization framework to maximize the detectionprobability. The numerical simulations show that the optimal detector is a joint spatial-temporalfilter that attenuates the clutters considerably by effectively combining orthogonal signals inorder to to improve the PMR detection probability in comparison with the phased radar (PR).Furthermore, simulation results illustrate that optimal power assignment in the form oforthogonal waves, based on the statistics of the target scatterings and that of the clutter,improves the detection performance of the PMR in comparison with the conventional equalpower assignment methods.

    Keywords: Phased-Colocated MIMO Radar, Optimal Detector, Heterogeneous Clutter, Power Allocation
  • MohammadHossein Amini, Iman Aryanian * Pages 17-23

    Numerous researches have been performed on the reflector antenna for realizing beam-shapingusing level-shaping. However, little study has been done for realizing the shaped beam throughthe multi-feed approach. The main goal of this paper is to provide a synthesis procedure forrealizing the flat-topped pattern in reflector antennas using the multi-feed approach. In this way,based on the genetic algorithm (GA) and utilizing the physical optic (PO) method, the excitationcoefficient of the feeding array is synthesized to achieve the desired pattern. Furthermore, in thispaper, an efficient method for reducing the computational time of PO integrals is introduced. Inthis way, the 3D PO integrals are mapped to 2D integrals; which results in about 30%computational time reduction. The proposed procedure is employed to realize a flat-toppedpattern in the angular scope of -20o to +20o and the radiation characteristics are compared withthose presented through the shaped reflector method in the literature. Results show that themulti-feed approach obtains the desired beam more accurately.

    Keywords: Multi-feed reflector antenna, Flat-topped pattern, Physical optic
  • Ali Noroozi *, Goudarz Saadati Moghadam, Amir Setayesh, MohammadMahdi Nayebi Pages 25-33

    In this paper, the effect of errors in the Euler angles on the performance of the LEOsingle-satellite LOS geolocation method is analyzed. In the LEO single-satellite LOSgeolocation method, the aim is the estimation of the terrestrial target location by finding theintersection of the two direction vectors and the ground. In the presence of errors in themeasured values, the target position estimate deviates from its true value and it is required toanalyze the effects of this deviation. To this end, first, by expressing the problem in the ECEFcoordinate system and transferring the origin to the satellite position by using the latitude andlongitude of the satellite and the state vector, it is tried to determine the intersection of the LOSfrom the satellite to the target and the earth’s surface as the target location. Then, the effect ofthe error in Euler angles on the performance of the LOS method is theoretically analyzed and itscovariance matrix is derived by the perturbation method. In addition, the CRLB for the LOSmethod due to the error in Euler angles is presented. According to the simulation results, inorder to achieve an RMSE of less than 1500 meters in the considered scenario, the angle errorsin the attitude vector should be less than 0.1 degrees.

    Keywords: Single-satellite LOS geolocation method, Euler angles, Attitude vector, Cramer-Rao Lower Bound (CRLB), Error Analysis
  • Fatemeh Sadeghikia *, MohammadReza Dorbin, Mahmoud Talafi Noghani, Jaber Seyyedi, Abdoreza Jabbari Pages 35-44

    In this paper, the physical characteristics of a plasma reflector are investigated. It is observedthat the frequency and angle of the incident electromagnetic waves and also the physicalparameters of the plasma affect the characteristics of the plasma reflector. The analyticalanalysis show that a plasma reflector behaves like a high-pass filter whose cut-off frequency is afunction of the plasma frequency and the angle of the incident electromagnetic wave. Theamount of loss in this filter can be controlled by the plasma pressure and also the thickness ofthe reflector. It is possible to turn this filter on and off by energizing/de-energizing the plasma.In the case of the de-energized filter, the electromagnetic waves pass through it with a partialloss. In this research commercial off-the-shelf dielectric tubes which are cheap and available areused to implement the concept, and various feasible arrangements, for the implemetation of thereflectors with cylindrical dielectric tubes (equivalent to commercial plasma containers) areinvestigated. The simulation results show that using two tublar layers perpendicular to eachother, is the most efficient structure for the plasma reflector.

    Keywords: plasma reflector, reflection coefficient, plasma column, COTS plasma tubes
  • Masoud Ardini *, Ali Tamimi, HamidReza Khodadadi, Abbas Bashiri, Yahya Bayrami Pages 45-55

    As underground hidden facilities are used for various applications, imaging systems are requiredfor the detection and recognition of these facilities. In this paper, imaging by mechanical wavepropagation in the soil is investigated. Most underground facilities can be considered as airchambers located in the middle of the soil. Air and soil have a large difference in acousticimpedance, so underground facilities can produce a large reflective signal because the amplitudeof the reflected signal depends on the difference in impedance of the two materials. Seismic andnon-destructive concrete testing systems also use the process of propagation of mechanicalwaves in the material. Although seismic systems have been successful in the detection issue,they require several meters of space for equipment layout, and transportation complexity is alsoone of their problems. They are unsuitable for urban space because they are inherently designedto detect water sources at depths of several hundred meters. On the other hand, while thenon-destructive concrete testing system equipment have suitable dimensions, they have lowpenetration depth which is impractical for this purpose. Seismic and non-destructive testingsystems of concrete operate in the range of subsonic and ultrasonic waves, respectively. Thisresearch project proposes the idea that by choosing an operating frequency between the twomentioned ranges, it is possible to obtain equipment with the appropriate dimensions forimaging underground facilities. In this project we managed to image an undergroundconstructed cylindrical cavity with the diameter of 1 meter and the depth of 4 meters. Theaccuracy of this method depends on the sound propagation speed in the material. Since there areaccurate relationships for the propagation speed of sound in air, the diameter of the cylinder wasestimated with an accuracy of about 4%, but with the measurement of propagation speed beinginfeasible in this project, leading to the ambiguity in the value of propagation speed of sound insoil, the values cited in several reference sites were used, giving the accuracy of 4 to 20%.

    Keywords: Acoustic impedance, Acoustic imaging, Correlation function
  • Somayyeh Pirizad Hejrandoost, Abbas Abdoli Arani *, Zeinab Rahmani Pages 57-63

    In this paper, the scattering of long wavelength electromagnetic waves from a warm plasma column with an elliptical cross section is investigated. We assume that the incident wavelength is much larger than the cross-sectional area of the elliptical column and enter the thermal effects into the calculations using the Boehm-Gross equation. Using suitable boundary conditions, we calculate the electric potential as well as the electric field at the points inside and outside the plasma column with an elliptical cross section. Then we obtain the dispersion equation in this case and show that in the limit state, this equation becomes the dispersion equation in a plasma column with a circular cross section. Considering the plasma resonance condition in an elliptical cross-section plasma column, we calculate the resonant frequency in this configuration. We plot figures of potential amplitude at the inside and outside points. Note that using the resonant frequency, we can calculate the characteristics of the plasma antenna under study, such as plasma density.

    Keywords: Warm plasma, elliptical plasma column, Resonant frequency, Plasma Antenna
  • Seyyed M. Mehdi Dehghan *, Abdolreza Kashaninia Pages 63-73

    Radar network deception through phantom track generation using cooperative unmanned aerialvehicles (UAVs) is an effective way of encountering sophisticated radar networks. In previousstudies a method based on virtual motion camouflage (VMC) and path control parameter (PCP)has been developed to design the trajectory of cooperative UAVs during the phantom trackgeneration mission. In these studies, the radar locations are assumed to be known. In realsituations, the knowledge of radar locations has an inaccuracy. The radar position inaccuracyleads to an incoherent phantom track. The radar network can recognize the phantom trackaccording to the distance between the false targets created by each UAV. In this paper, the effectof the inaccuracies of the radar position on the generated phantom track is considered. Byadding a constraint that limits the flyable range of UAVs, the phantom track is generated suchthat the probability of the radar network detecting the deception is minimized. The mentionedconstraint is specified based on the maximum radar position inaccuracy, the radar error, and thefalse target trajectory. The simulation results show that using this constraint in the trajectorydesign for UAVs, reduces effectively the recognition rate of the phantom track for variousranges of inaccuracies.

    Keywords: Cooperative Unmaned Aerial Vehicle, Radar network, radar deception, Phantom track, Radar position inaccuracy
  • Ali Farahbakhsh * Pages 75-81
    This paper presents the design of a high-isolation power divider based on the groove gapwaveguide. The proposed structure is similar to a rectangular waveguide Magic-T when itsdifference port is terminated using a waveguide match-load. Wideband impedance matching andhigh-isolation of the structure are obtained by placing some PEC steped cones inside thestructure. First, a 1×2-way power divider is designed such that by combining a specific numberof it, power dividers with more outputs can be acheived and to demonstrate this idea a 1×4-waypower divider is assembled. The results of simulating the proposed power divider show that thestructure has 33% frequency bandwidth covering from 42 GHz to 59 GHz. The structurereflection coefficient is below -15 dB, the insertion loss is lower than 0.12 dB and the isolationis better than 18 dB in the whole frequency bandwidth and the simulation results prove that theproposed power divider is an excellent candidate for millimeter-wave applications.
    Keywords: Power divider, High-isolation, Gap Waveguide Technology, wideband structure
  • Esmail Zarezadeh Pages 83-96
    The phased array radars are a favourable type in the group of radars due to their agility inscanning the space and their highly flexible radiation patterns. However, due to theirdependence on the phase to frequency shifters, these radars suffer from “beam squint”, whichlimits the radar bandwidth. Using the true time delay (TTD) technique is one of the suggestedsolutions to this problem. Due to their unique features, the optical circuits have been widelyused for the implementation of the TTD method but these circuits have problems such as highcomplexity, high cost, and the large size of structures. For example, fiber delay lines can onlygenerate a certain and limited amount of delay, they are difficult to maintain, and they take up alot of space. Conversely, the delay lines based on ring resonators create continuous delay andoccupy little volume. However, because of the very small size of the rings, these lines face thechallenge of complexity in construction. In this paper, a delay line based on ring resonators andmicrocomb laser source, with a new structure is presented that while enjoying the conventionaladvantages of these rings, is simpler in structure and requires fewer rings than otherconventional configurations.
    Keywords: Phased Array, true-time delay, ring resonators
  • Nafiseh Golihaghighi, Mehrzad Biguesh * Pages 97-106
    In a location estimation system, the deployment of reference nodes significantly affects theaccuracy of estimating the location of the desired points. In this paper, it is assumed that thelocation system is equipped with a number of reference nodes in a specified arrangement, andthe goal is to add a number of new reference nodes to improve the location estimation accuracyof a desired emitting node. In this network, the location of an emitting node is estimated bymeasuring the distances to the reference nodes. An algorithm is proposed to find the optimalplace of the new added reference nodes using the frame theory. The basis of this algorithm is toarrange the new reference nodes without changing the location of the present reference nodes inthe system in such a way that the determinant of the Fisher information matrix is maximized.The simulation results verify the efficiency of the proposed algorithm in the optimal deploymentof new reference nodes.
    Keywords: Location estimation, node deployment, frame theory
  • Meysam Bayat *, Milad Moradi, Jalil Mazloum Pages 107-117
    The synthetic aperture radar is an imaging radar that has a high resolution. The syntheticaperture radar image may be degraded by the interference of radio frequencies and anincomprehensible image may be created. Interferences in the synthetic aperture radars aredivided into the three categories of , , and , which represent radio frequency noise interference,narrow band interference and wideband interference, respectively. To effectively reduce theinterference in synthetic aperture radar images, first the presence of interference and its typeshould be asserted and then the interference reduction algorithms should be calculated accordingto interference type. In this paper an algorithm for the detection of interference and its type inthe synthetic aperture radar images is presented. Whilst in the previous articles the SSD methodis used for interference detection, in this paper we have used the Faster RCNN method based onneural network convolutional which has a higher speed and accuracy than the SSD method. Inthis method, first a neural network is trained with the ability of multiple classification. Then theFaster RCNN is constructed with the neural network and and is trained by 25 time - frequencyimages from the artificial aperture radar signal. The trained network is able to detect anyinterference in the radar signal of a synthetic window with 99% accuracy. After detecting theinterference by the proposed algorithm, the normalized least mean square filter is able to reducethe interference and improve the radar image. This filter operates similarly in decreasing allthree types of interference.
    Keywords: Radar, Radio frequency interference, Synthetic aperture Radar, Convolutional Neural Network
  • Ghasem Sobhani, Fereidoon Behnia *, Saber Kaviani Pages 119-129

    In this paper a modified Gaussian pulse stimulus is employed to improve the accuracy of tumordetection inside breast phantom for 2D reconstructed image results in cylindrical setup of themicrowave imaging system. This pulse shaping puts more energy at higher frequencies incontrast with conventional Gaussian pulse shaping in the impulse radar. Hence a widerbandwidth is available to achieve higher accuracy for precise spatial localization. In the presentarticle a simulated cylindrical setup of the microwave imaging system with a modifiedstimulated pulse is generated. The main purpose of this paper is employing a new stimulatingpulse to detect a tumor from a biological phantom for 2D visualization of time-domain results.In order to achieve the goal, the advantages of generating a novel confocal image-reconstructingalgorithm based on back-projection method is employed. The advantage conferred by “highresolution imaging” is that more energy is used at reflected signal than with conventionalconfocal imaging, and subsequently a relatively lower spatial resolution in identifying thereflected signal is achieved. Simulated results are presented to validate the effectiveness of theproposed method for precisely calculating the time-dependent location of targets.

    Keywords: Radar, High-Resolution UWB Microwave Imaging System (UWB-MIS), Confocal Microwave Imaging Algorithm (CMIA), Gaussian Derivatives